Nghiên cứu dòng chảy ổn định đều trong kênh với khối vật cản phân bố đều

Bài viết Nghiên cứu dòng chảy ổn định đều trong kênh với khối vật cản phân bố đều trình bày khái niệm cơ bản, hướng tiếp cận về dòng chảy ổn định đều trong kênh với mố nhám lớn phân bố đều. Bên cạnh đó, tác giả có đề xuất công thức để ước tính lực cản hình dạng trong trường hợp nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu dòng chảy ổn định đều trong kênh với khối vật cản phân bố đều Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH ĐỀU TRONG KÊNH VỚI KHỐI VẬT CẢN PHÂN BỐ ĐỀU Trần Dũng Tiến Trường Đại học Thủy lợi, email: tientd@tlu.edu.vn1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU Dòng chảy ổn định đều trong kênh hở đã Nghiên cứu lý thuyết và mô hình vật lý.được nghiên cứu từ lâu và các công thức lý Dòng chảy trên kênh hở với các khối vậtthuyết góp phần quan trọng trong việc thiết cản được thí nghiệm tại Phòng Thí nghiệm Thủy lực – Trường Đại học Thủy lợi. Cáckế, xây dựng hệ thống kênh dẫn trong lĩnh khối vật cản hình trụ tròn, với đường kính Dvực kỹ thuật thủy lợi. = 42mm, được bố trí đều trên kênh theo Trong các sông ngòi tự nhiên và các kênh hướng dòng chảy và hướng ngang vớidẫn luôn tồn tại hệ thảm thực vật, cây ngập khoảng cách ax = ay = 100mm. Kênh dẫn cónước và sự xuất hiện của các khối vật cản tự bề rộng 30cm và chiều dài 12m, độ dốc cónhiên hoặc do con người bố trí… Điều này thể thay đổi từ 0 đến 2%.làm thay đổi sức kháng thủy lực và các đặctính thủy lực của dòng chảy. Do đó, làm giảmkhả năng tiêu thoát và trầm trọng vấn đề ngập Đường MN trung bìnhúng. Việc dự báo dòng chảy trong điều kiệnnày là một thách thức với những kỹ sư thủylợi và nhà quản lý hệ thống. Sự xuất hiện của các khối vật cản lớn trongdòng tự nhiên làm xuất hiện các dạng lực cản Hình 1. Dòng chảy trong kênh dẫnkhác nhau. Ngoài trọng lực theo phương Khi chiều dài kênh bố trí khối vật cản đủdòng chảy, lực cản nhám thì lực cản hình dài, dòng chảy trong kênh có thể giả định làdạng đóng vai trò rất lớn trong quá trình thiết ổn định, đều (Hình 1). Độ sâu dòng chảy (h)lập hình thái dòng chảy. Lực cản nhám đã được lấy trung bình theo thời gian và khôngđược nghiên cứu từ lâu và có nhiều công thức gian. Với dòng chảy ổn định đều, thành phầnthực nghiệm cho từng trường trường hợp cụ trọng lực theo phương dòng chảy, FTL sẽ cânthể. Tuy nhiên các nghiên cứu về lực cản bằng với lực cản nhám FC f và lực cản hìnhhình dạng còn hạn chế. dạng (lực cản áp suất) FCD . Trong nghiên cứu này, tác giả đưa ra khái FCD  FC f  FTL (1)niệm cơ bản, hướng tiếp cận về dòng chảy ổn Để nghiên cứu mối tương quan giữa cácđịnh đều trong kênh với mố nhám lớn phân lực tác dụng này, tác giả phân chia dòng chảybố đều. Bên cạnh đó, tác giả cóđề xuất công trong kênh thành các khối chất lỏng tương tựthức để ước tính lực cản hình dạng trong nhau, Hình 2. Mỗi vùng nghiên cứu có kíchtrường hợp nghiên cứu. thước ax, ay. 353Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Với trường hợp đáy kênh thường, hệ số nhám Manning ‘n’ được lựa chọn n = 0.01. Hình 2. Bố trí các khối vật cản trong kênh Cân bằng lực cho khối chất lỏng : 1 1  CD DhV 2   C f AV 2   hAS0 (2) 2 2 Trong đó - ρ, γ : Khối lượng riêng, trọng Hình 3. Hệ số Manning (đáy thường)lượng riêng của chất lỏng ; CD : Hệ số sức Trường hợp đáy nhám:cản hình dạng ; Cf : Hệ số sức cản nhám ; S0 :Độ dốc đáy kênh ; V : vận tốc trung bìnhdòng chảy A : Diện tích vùng nghiên cứu, không tínhkhối vật cản phân bố:  A  ax a y  D 2 (3) 4 Mật độ phân bố của các mố nhám, C, đượcđịnh nghĩa theo công thức C = D2/(axay). CDCh* 2S  C f  02 (4)    Fr  1  C  Hình 4. Hệ số Manning (đáy nhám)  4  Ở đây : Hệ số manning được lựa chọn: - h* = h/D: độ sâu tham chiếu; n = -0.065*(htb/ks)+0.0494 (5) V2 Mối tương quan giữa hệ số sức cản nhám - Fr 2  : hệ số Froude. Cf và hệ số Manning n. gh Hai trường hợp đáy kênh được thí 2 g.n 2 .h Cf  (6)nghiệm : (1) - đáy kênh thường bằng tấm Rh4 / 3PVC và (2) - đáy kênh nhám với các vi ...